人教版物理选修3-5同步配套19.6 核裂变.pptVIP

6　核裂变 1.知道什么是核裂变,能计算核裂变释放的核能。 2.知道什么是链式反应及链式反应的发生条件。 3.了解裂变反应堆的工作原理,了解常用裂变反应堆的类型。 一 二 一、核裂变 1.裂变:重核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的新原子核,并释放出核能,这类核反应叫原子核的裂变。 2.典型核反应方程式: 裂变的产物是多样的,其中最典型的反应是铀核裂变生成钡和氪,同时放出3个中子。核反应方程式为 3.链式反应:当一个中子引发一个铀核裂变后,反应释放出的中子又轰击其他原子核产生裂变,释放出的中子又轰击其他铀原子核……这样的反应一代接一代进行下去的过程,叫作裂变的链式反应。 一 二 4.临界体积和临界质量:通常把裂变物质能够发生链式反应的 最小体积叫作它的临界体积,相应的质量叫作临界质量。 5.发生链式反应的条件:裂变物质的体积必须大于或等于临界体积,或裂变物质的质量必须大于或等于临界质量。 原子弹爆炸时发生了什么样的核反应? 提示：重核裂变的链式反应。原子弹是利用重核裂变的链式反应制成的,在极短时间内能够释放大量核能,发生猛烈爆炸。 一 二 二、核电站 1.原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。这样,释放的核能就可以为人类的和平建设服务。 2.反应堆中,为了使裂变产生的中子减速,在铀棒周围要放“慢化剂”,常用的慢化剂有石墨、重水和普通水。 3.为了调节中子数目以控制反应速度,还需要在铀棒之间插进一些镉棒。它吸收中子的能力很强,这种镉棒叫作控制棒。 4.反应堆放出的热使水变成水蒸气,从而推动汽轮发电机发电。 一 二 一、铀核的裂变 1.两种典型的裂变反应: 3.链式反应的条件:铀块的体积大于或等于临界体积,或铀块的质量大于或等于临界质量。 一 二 4.重核裂变的实质。 (1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核,使之分裂成中等质量的原子核,同时释放大量的能量,放出更多的中子的过程。 (2)重核的裂变是放能核反应,原因是核反应前后质量有亏损,根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小。所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量,而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。 一 二 二、裂变反应堆 裂变反应堆是核电站的心脏,它是一种人工控制链式反应的装置,可以使核能较平缓地释放出来,裂变反应堆的结构和工作原理如下表: 一 二 类型一 类型二 对重核裂变的理解 【例题1】 关于重核的裂变,以下说法正确的是(　　) A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B.中子从铀块中通过时,一定发生链式反应 C.重核裂变释放出大量能量,产生明显的质量亏损,所以核子数要减少 D.重核裂变为中等质量的核时,要发生质量亏损,放出核能 类型一 类型二 解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知,裂变时铀核俘获中子即发生核反应,是核能转化为其他形式能的过程。其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量。链式反应是有条件的,即铀块的体积必须不小于其临界体积,如果体积小,中子从铀块中穿过时,碰不到原子核,则链式反应就不会发生。在裂变反应中质量数、电荷数均守恒,即核子数守恒,所以核子数是不会减少的。因此选项A、B、C均错误。重核裂变为中等质量的原子核时,发生质量亏损,从而释放出核能,故选D。 答案：D 题后反思重核裂变时,存在质量亏损,会释放出核能;同其他核反应相同,重核裂变同样遵循质量数和电荷数守恒。 类型一 类型二 裂变反应中核能的计算 点拨：利用核反应规律书写核反应方程,利用质能方程计算核能。 类型一 类型二 类型一 类型二 题后反思(1)利用裂变方程和质能方程求得的是一个铀核裂变释放的核能。 (2)求一定质量的纯铀裂变释放的核能要先求出铀核的数目。 (3)计算核能时要注意统一单位。 触类旁通例题2(2)中释放的核能相当于多少千克优质煤完全燃烧时放出的能量?(1 kg优质煤完全燃烧时产生3.4×107 J的热量) 答案：1.55×107 kg